前语
在轿车磕碰中轿车座椅起着坚持乘员生存空间，使其它束缚设备完成维护效能的效果。轿车座椅安全性研讨始于20世纪50年代，前期研讨首要选用实验手法，研讨轿车尾部磕碰的乘员维护。跟着核算机技术的展开，CAE剖析在轿车座椅系统开发和研讨中起着越来越重要的效果，国外研讨组织展开了许多愈加深化的研讨工作，其间包含研讨座椅安全带固定点的强度，猜测座椅骨架失效办法和选用参数化办法对座椅进行规划开发和结构优化。国内研讨首要根据GB15083-2006《轿车座椅固定设备及头枕强度要求和实验办法》法规要求，剖析座椅骨架和头枕的静强度、头枕吸能性和座椅靠背行李箱的冲击强度，以及选用铝镁合金对座椅骨架进行轻量化规划。关于在轿车接受冲击载荷时座椅对乘员维护效果和乘员动态呼应的研讨还不行深化。为使座椅在整车磕碰进程中起到较好的维护乘员的效果，许多座椅企业都提出高于现在座椅法规的产品功能要求。
本文中针对某中级轿车后排座椅正撞时的负载安全性，根据ECER17法规和该车出产企业关于座椅冲击强度的要求，选用多刚体动力学法和瞬态大变形有限元法混合建模和耦合核算，完成了在带假人的状况下该座椅正撞时负载安全性的CAE剖析，并对改善计划施行后的功能进行猜测。
1 后排座椅正撞负载法规实验
ECER17中关于轿车后排座椅冲击强度的认证规则选用台车实验台进行正撞工况下的座椅冲击实验。实验样块尺度(mm)为300×300×300，棱边倒角为20mm，质量为18kg。实验样块的安放方位如图1所示，放置于行李舱的地板上，纵向与靠背有200mm的水平间隔；两实验样块之间有50mm的横向间隔。
图1 实验样块质量及其布置图
实验进程中及实验后，假如座椅和靠背锁仍坚持本来方位，则以为满意要求。在实验期间，答应座椅靠背及其紧固件变形，但实验靠背和头枕部分的前概括不能向前方超出必定的方位：头枕(座椅靠背)不得超越座椅R点前方距R点150mm(100mm)的横向笔直平面。
2 后排座椅安全性的CAE剖析
2.1 后排座椅靠背结构
本文中研讨的座椅靠背选用分体式结构，如图2所示。由40%和60%靠背两部分组成。进行座椅冲击强度实验时，靠背骨架以实践组织的衔接办法固定在白车身上，白车身固定在台车上。座椅靠背两边的锁支架衔接靠背锁，车身锁钩与靠背锁处于锁止状况，以固定靠背上部，靠背下部的边支架和中支架别离经过螺栓固定在车身上，与车身构成铰链衔接。中心方位的安全带与座椅集成一体，肩带的上固定点在60%靠背上，左右方位的安全带固定点均在车身上。座椅冲击强度实验首要是调查座椅结构件和衔接件的强度和刚度。
图2 后排座椅结构图
磕碰实验本钱贵重并且难以得到内部要害部件的变形状况，给轿车座椅的规划带来许多不方便。核算机仿真在精度满意工程要求的前提下能很好地处理上述问题。选用模仿核算的办法可在规划初期对座椅安全性作出猜测，进行各种工况的磕碰模仿。经过剖析其内部零件变形和能量散布状况，提出改善计划和方便的修正模型，而不用等候模具加工和样品制作后再进行实验，降低了开发本钱，缩短了开发周期。
2.2 ECER17正撞负载实验CAE剖析
依照ECER17中《行李位移乘客防护设备的实验办法》的要求，根据LS-DYNA3D显式有限元软件树立座椅冲击实验的有限元仿真模型(图3)，包含座椅靠背骨架及其同定设备和实验样块。有限元模型的网格基准尺度为6mm，模型包含49574个单元，721个刚体单元。
图3 正撞负载实验有限元模型
在该工况下进行实验时，车身固定点和锁钩一般不发生损坏，仿真建模时选用刚性资料模仿；座椅两边靠背锁简单呈现失效导致成果不满意要求，但靠背锁内部组织杂乱、建模困难，因而选用梁单元模仿，并考察其受力状况；靠背底部的中支架、边支架与白车身衔接用旋转铰模仿。此摸型的操控时刻步长为2.95×10-4ms，所要剖析的磕碰进程的总时刻设为120ms。给台车以最大24g的冲击力加速度波形(图4)，模仿相当于50km/h速度差的正面磕碰冲击速度区域。
图4 ECER17规则的台车加速度波形
核算发现在87ms左右，座椅60%靠背呈现最大变形量432.8mm，没有超越座椅R点前方100mm参阅面，如图5所示。模仿靠背锁的梁单元受力曲线见图6，因为要接受两个实验样块冲击的拉力，60%侧的靠背锁受力峰值挨近22kN，远高于40%靠背锁。法规要求实验进程中靠背锁不能失效，因而可根据该剖析成果恰当进步靠背锁强度以满意实践实验。
